Bohren und Sägen mit Schleifmittel

Beim Bohren und Sägen mit Schleifmittel wird ein Stoff, der härter ist als das Werkzeug, durch lose harte Körner geschnitten, meist nassen Quarzsand, die ein bewegtes Rohr, ein Blatt oder eine Schnur an ihm reibt. Das Werkzeug trägt nur die Körner, die winzige Teilchen abschaben. Die ältesten bekannten Spuren tragen Jaderinge aus Xiaonanshan in Nordostchina, die vor etwa 9.000 Jahren mit Schnur und Sand gesägt wurden. In Mitteleuropa sägten Bauern der frühneolithischen Linearbandkeramik ab etwa 5500 v. Chr. Grünsteinplatten zu Beilrohlingen und bohrten deren Schaftlöcher mit hohlen Röhren, feinem Sand und Wasser. Ägyptische Steinmetzen schnitten später Granit auf dieselbe Weise mit Kupfer, und Diamantkernbohrer nutzen das Prinzip mit fest im Werkzeug sitzenden Körnern.

Was es ist

Beim Bohren und Sägen mit Schleifmittel schneiden lose Körner, die härter sind als der Werkstoff, Stein, Glas oder Metall; ein Werkzeug drückt und zieht sie darüber. Das Werkzeug darf weicher sein als der Stein: ein Rohr aus Holz oder Knochen, ein Kupferblatt, eine Schnur. Es hält die Körner nur an die Oberfläche und bewegt sie. Jedes Korn schabt ein paar Teilchen ab, und viele Tausend Körner, immer wieder erneuert, reiben ein Loch oder eine Rille aus.

Das häufigste Korn war Quarzsand, hart genug, um die meisten Bausteine zu ritzen. Härtere Körner wie Schmirgel oder Korund schneiden harte Steine schneller, und Diamant, der härteste von allen, schneidet jeden Stein. Dasselbe Prinzip reicht von den Hohlbohrern neolithischer Beilmacher bis zu den diamantbesetzten Kernbohrern, die heute im Fels arbeiten. Ein Bohrer für Metall arbeitet anders: Seine Schneiden aus gehärtetem Stahl heben unmittelbar Späne ab.

Wie es funktioniert

Es schneiden die Körner, nicht das Rohr; einige setzen sich im weichen Kupfer fest, das dann wie eine Feile arbeitet.

Ein hartes Korn, das auf eine weichere Fläche gedrückt und darüber gezogen wird, ritzt sie, wie Sand Glas ritzt. Unter einem bewegten Werkzeug rollen und gleiten die Körner, zerbrechen, und manche setzen sich im Werkzeug fest. Leonard Gorelick und John Gwinnett, die das antike Bohren untersucht haben, betonen, dass Kupfer sich dafür eignete, weil es weich genug war, um das Schleifmittel aufzunehmen: Rohr oder Säge wurden so zu einer Art Feile. Auch das Werkzeug nutzt sich ab, wenn auch langsamer als der Stein.

Wasser gehört zur Methode. Es trägt die Körner unter das Werkzeug, spült das Steinmehl weg, das den Schnitt sonst abpolstern würde, und hält den Staub nieder. Der Arbeiter gibt frischen nassen Sand in das Loch oder die Rille, sobald die alten Körner rund geschliffen sind.

Ein Rohrbohrer schneidet nur einen Ring. Der übrige Stein bleibt als Kern im Rohr stehen, sodass viel weniger Stoff abgeschliffen werden muss, und der Kern lässt sich abbrechen, wenn der Ring tief genug ist. Das Rohr wird mit einem Bogen, dessen Sehne um den Schaft geschlungen ist, hin und her gedreht oder einfach zwischen den Handflächen, während ein oben gehaltener Stein es nach unten drückt. Oft bohrt man von beiden Seiten, bis sich die zwei Hälften treffen. Gwinnett und Gorelick halten fest, dass sich der Kern eines Rohrbohrers stets nach oben verjüngt.

Eine Säge ohne Zähne arbeitet ebenso entlang einer Linie. Ein Blatt aus Holz, Kupfer oder Stein wird über eine Linie aus nassem Sand hin und her gezogen, und die Rille vertieft sich langsam. Bei neolithischen Platten aus Mitteldeutschland hat die Sägerille auf den ersten 8 bis 10 mm einen gerundeten, U-förmigen Querschnitt und wird dann zu einem V.

So geht’s

Bei dieser Übung bohrt man mit einem Kupferrohr und Sand ein Loch durch eine Terrakottafliese und sägt dann mit einer Holzleiste eine Rille. Man braucht eine unglasierte Terrakotta-Bodenfliese von etwa 1,5 cm Dicke oder eine Platte aus weichem Kalkstein; 10 cm Kupferrohr von 15 mm; eine Bohrkurbel, deren Futter das Rohr fasst, oder einen in das Rohr geleimten Holzdübel, der mit einem Bogen gedreht wird; feinen trockenen Sand; einen Klumpen Knetmasse; Wasser; eine Hartholzleiste von etwa 30 cm; zwei Schraubzwingen; Schutzbrille und Handschuhe.

Das Kupferrohr führt den nassen Sand im Kreis herum; der Tonwall hält den Brei an seinem Platz.

Spannen Sie die Fliese flach auf die Werkbank, über ein Restbrett. Formen Sie einen Ring aus Knetmasse von etwa 3 cm Durchmesser um die Bohrstelle und drücken Sie ihn an, damit er auf der Fliese dicht sitzt. Geben Sie einen Teelöffel Sand hinein und fügen Sie Wasser hinzu, bis ein dünner Brei entsteht. Stellen Sie das Rohr senkrecht in den Brei und drehen Sie die Kurbel in gleichmäßigen Zügen bei mäßigem Druck. Heben Sie das Rohr nach einer Minute an, rühren Sie den Brei um und machen Sie weiter. Eine ringförmige Rille entsteht; geben Sie Sand nach, wenn der Brei grau und glatt wird. Ist die Rille tief, drehen Sie die Fliese um und bohren von der anderen Seite fertig, oder bohren weiter, bis der Kern herausfällt.

Zum Sägen spannen Sie die Fliese erneut und ziehen quer eine Linie. Streuen Sie eine dünne Linie nassen Sand darauf und bewegen Sie die senkrecht gehaltene Hartholzleiste darüber hin und her, wobei Sie nassen Sand nachgeben. In wenigen Minuten entsteht eine flache Rille. Betrachten Sie ihren Querschnitt: Sie ist unten gerundet, wie die Rillen auf neolithischen Platten.

Sicherheit. Arbeiten Sie immer nass. Trockener Staub von Sand, Stein und Terrakotta enthält feinen Quarz, der die Lunge schädigt, wenn man ihn über längere Zeit einatmet; kehren oder blasen Sie ihn nie weg, sondern wischen Sie mit einem feuchten Tuch auf. Verwenden Sie nur einen bekannten Werkstoff wie Terrakotta oder Kalkstein und bearbeiten Sie nie unbekannte grüne oder faserige Steine, die Asbest enthalten können.

Geschichte und Entwicklung

Die ältesten bisher gefundenen Spuren stammen aus Nordostchina. In Xiaonanshan am Ussuri in der Provinz Heilongjiang enthielten Gräber, die auf etwa 9.000 Jahre datiert werden, Jadestücke, darunter geschlitzte Ringe, die als Ohrschmuck getragen wurden. Die Schlitze zeigen die gebogenen Wellen, die eine hin und her gezogene Schnur hinterließ, während Quarzsand zugegeben wurde. Tang Chung, der das Verfahren mit Hanfschnur und Quarzsand nachvollzog, beschreibt solche Spuren des Schnursägens an den Jaden von Xiaonanshan, und Ma Shuwen und seine Kollegen setzen das früheste Schnursägen Chinas an diesem Fundort an.

Eine halb gesägte Platte, die Leiste und der Sand, die sie schnitten, und ein Kern aus einem Rohrbohrer.

Mitteleuropa bietet seit dem Frühneolithikum ausführliche Belege. Simone Meinecke, Roberto Risch und ihre Kollegen untersuchten 357 Beilrohlinge, Bohrkerne und Abfallstücke aus Sachsen-Anhalt und Sachsen. Rohlinge in Form der für die Linearbandkeramik ab etwa 5500 v. Chr. typischen Schuhleistenkeile, und ebenso der folgenden Stichbandkeramik und Rössener Kultur, wurden aus Platten eines grünen Schiefers an mindestens einer Seite gesägt. Die vorherrschende Ansicht, schreiben sie, ist, dass man hölzerne Sägen mit scharfem Quarzsand und Wasser verwendete; auch Sägeblätter aus Sandstein wurden gefunden. Beilklingen wurden seit der frühen Linearbandkeramik durch runde Löcher geschäftet, gebohrt mit einem Hohlzylinder, wohl aus Holunderholz oder Knochen, feinem Quarzsand und Wasser. Die Kerne dieser Löcher messen im Durchschnitt 18 bis 19 mm. In Versuchen, die 1997 in Ungarn veröffentlicht wurden, ergaben ein hohler Holunderstängel und Sand Löcher wie die alten, aber kleinere Kerne als die von Fundplätzen der Lengyel-Kultur.

In Mesopotamien fanden Gwinnett und Gorelick in den Bohrungen von Steinsiegeln ab etwa 3000 v. Chr. konzentrische Schleifringe, das Zeichen des Bohrens mit Sand. In Ägypten fand Flinders Petrie, der Gizeh 1880–1882 vermaß, im Granit Löcher und Kerne von Rohrbohrern und am Granitsarkophag der Großen Pyramide die Spuren einer etwa 9 Fuß (2,7 m) langen Säge. Er glaubte, die Bronzewerkzeuge seien mit festen Spitzen aus hartem Stein besetzt gewesen.

In Indien setzten Perlenmacher die harten Körner in das Werkzeug selbst. Sie bohrten Achat und Karneol mit Diamantsplittern an der Spitze des Bohrers: V. N. Prabhakar setzt den Übergang von Steinbohrern zum Diamanten um 1000 v. Chr. an, und Mark Kenoyer und Massimo Vidale beschreiben Belege aus der Zeit vor 600 v. Chr. In Khambhat in Gujarat setzen Perlenbohrer bis heute zwei kleine Diamantsplitter an das Ende eines Eisenschafts, der mit dem Bogen gedreht wird. 1863 ließ sich der Ingenieur Rodolphe Leschot einen Hohlbohrer patentieren, dessen Krone mit Diamanten besetzt war, und bohrte damit Sprenglöcher für den Eisenbahntunnel am Mont Cenis unter den Alpen. Sein Bohrer drehte sich ununterbrochen und schnitt einen Ring, wobei ein Kern stehen blieb, wie beim neolithischen Rohrbohrer. Bergbauingenieure sehen in ihm den Vorfahren der Diamantkernbohrer, mit denen man bis heute Gesteinsproben nimmt.